电控--PWM

理论知识

脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）

对脉冲信号的宽度改变并输出出来
高频的PWM波可以让设备进行频繁开关、通断

PWM波形的参数

周期(T)：完整脉冲循环时间（单位：秒）
频率(f)：f = 1/T（常见范围：100Hz-1MHz）
占空比(Duty Cycle)：高电平时间/周期 × 100%
振幅：高电平与低电平之间的电压差

PWM波形在TIM定时器中的形成方式

现将输入频率根据PSC进行分频为定时器主频
以向上计数为例，CNT从0增加到ARR
引入比较值（Capture Compare Register，CCR）,需要再代码中设定
- CNT<CCR,输出一种电平
- CNT>=CCR，输出另一种电平

在这里插入图片描述

定时器形成PWM波的模块

预分频器(PSC)：对输入时钟进行分频
- 分频系数 = PSC + 1
- 例：72MHz时钟，PSC=71 → 输出频率1MHz
计数器(CNT)：核心计时单元
- 工作模式：向上计数/向下计数/中央对齐
- 计数范围：0 ~ ARR值
自动重装载寄存器(ARR)：决定PWM周期
- 周期 = (ARR + 1) * 时钟周期
捕获比较寄存器(CCR)：决定PWM占空比
- 有效电平时间 = (CCR + 1) * 时钟周期

在这里插入图片描述

呼吸灯

一般人的眼睛对观测物体的刷新频率是60Hz（16.67ms）左右
- 低于这个频率的灯光会观察到闪烁或产生晕眩感。
- 高于这个频率的灯光不会观察到闪烁，而产生视觉暂留效应
- 如果用高频的PWM波（几us）输出到LED灯，占空比则直接作用于灯的亮度。 eg:0%占空比灯灭、50%占空比比灯亮一点、100%占空比灯完全亮
- 如果PWM波占空比也在变化，即CRR值变化，则占空比也会跟着变化，当变化的时间间隔足够小（几ms到几十ms），便产生了视觉暂留效应，我们看到的灯就是连续亮暗变化的

硬件电路连接

如果单片机上自带连接LED灯且可输出PWM波形通道的引脚，直接用该LED灯对应的TIM定时器Channel通道即可
没有自带的需要外部连接。f103c8t6的TIM3对应的Channel1对应引脚为PA6
一般情况下单片机输出最高电压是3.3V，LED正常发光压降1.5V以上，电流约为5mA，与具体型号有关
- 二极管若正常发光，电阻两端电压约为1.8V
- 电阻在360Ω左右，一般情况下在180~1800都可行

工程配置

CubeMX中

选择MCU
配置RCC的HSE为外部晶振
配置时钟树HSE输出主频
Debug选项选择serial wire
工程管理中修改工程与路径，注意不要有中文等字符
代码生成到单独头文件

TIM的PWM配置

根据硬件电路连接，找到PA6引脚，使能TIM3-CH1功能
配置定时器TIM3
将TIM3设置为内部时钟模式，配置Channel1

Counter Settings:

Prescaler(PSC -16 bits value):0
Counter Period(ARR):499
Counter Mode:向上计数0到499
Internal Clock Division(CKD,内部时钟分频):No Division
auto-reload preload(自动装载刷新):随意，如果使能则新的ARR配置后会延迟到当次溢出中断发生后再改为新值
PWM Generation Channel 1
- Mode：PWM模式mode1表示CNT小于CCR输出有效电平。mode2表示CNT小于CCR输出无效电平
- Pulse(16 bits value)：脉冲数为0表示一直输出脉冲；如果脉冲数非0，则输出指定数量脉冲
- Output compare preload：自动比较刷新随意，如果使能则新的CRR配置后会延迟到当次溢出中断发生后再改为新值
- Fast Mode：快速模式无需使能，使能会让波形驱动能力强，相应快速，但耗电高
- CH Polarity：通道极性高电平表示高电平为输出有效电平，低电平为无效电平
  #代码

uint16_t pwmVal=0;       //声明比较寄存器变量CRR

HAL_TIM_PWMS_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);       //使能定时器PWM输出通道

//主程序函数
  while (1)
  {
	  while(pwmVal<500)
	  {
		  pwmVal++;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_1,pwmVal);
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  while(pwmVal>0)
	  {
		  pwmVal--;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_1,pwmVal);
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  HAL_Delay(200);
	  
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }